لأول مرة.. العلماء يتمكنون من رصد ظاهرة “المطر الكمومي”

تمكن باحثون من المعهد الوطني للبصريات في فلورنسا، إيطاليا، من رصد ظاهرة في الغازات الكمومية أدت إلى تكون قطرات بطريقة تشبه تكون قطرات المطر.

في الفيزياء الكلاسيكية، وهي الفيزياء التي تدرس عالمنا الكبير الذي يحتوي على البشر والسيارات والكواكب والنجوم، عندما يصبح تيار من السائل طويلًا جدًا، فإنه يتكسر إلى قطرات بسبب ظاهرة التوتر السطحي.

ويمكن لك أن تُلاحظ هذه الظاهرة عادةً في تكسر تيار الماء الساقط من الصنبور وتحوله إلى قطرات في لحظة ما، بينما تغلق الصنبور شيئا فشيئا.

قطرات مختلفة

لاحظ الباحثون عملية مماثلة في نظام كمي، حيث قاموا بتبريد خليط من ذرات البوتاسيوم والروبيديوم إلى ما يقارب الصفر المطلق (سالب 273 مئوية تقريبا)، مما أدى إلى تكوين غاز كمي تتصرف فيه الذرات جماعيًا بدلا من أن تكون منفردة.

وحسب الدراسة، التي نشرها الباحثون في دورية فيزيكال ريفيو ليترز، فقد شكّل هذا الغاز قطرة ذاتية الترابط، تتصرف كسائل على الرغم من كونها في حالة غازية.

وعندما دفعت تلك القطرات للاستطالة باستخدام أدوات بصرية، أصبحت غير مستقرة وانكسرت إلى قطرات أصغر، محاكيةً سلوك السوائل الكلاسيكية.

ويربط هذا الاكتشاف بين ديناميكيات الموائع الكلاسيكية وميكانيكا الكم، موضحًا أن الأنظمة الكمومية يمكن أن تُظهر سلوكيات مماثلة للظواهر الكلاسيكية.

تطبيقات واعدة

ويُعد فهم هذه السلوكيات الكمومية أمرًا بالغ الأهمية لتطوير تقنيات الكم المستقبلية، بما في ذلك الحوسبة الكمومية وأجهزة القياس الدقيقة.

حيث يمكن لمصفوفات القطرات الكمومية أن تعمل كمُحاكيات كمومية تناظرية، مما يُتيح للباحثين نمذجة أنظمة كمومية مُعقدة ودراسة ظواهر مثل الموصلية الفائقة أو انتقالات الطور الكمومية.

إلى جانب ذلك، قد يُؤدي التكوين المُتحكم به للقطرات الكمومية ومعالجتها إلى أساليب جديدة لتخزين ومعالجة المعلومات الكمومية، مما يُسهم في تطوير حواسيب كمومية قابلة للتطوير.

كما تُظهر القطرات الكمومية خصائص تماسك فريدة يُمكن تسخيرها لإجراء قياسات عالية الدقة في تطبيقات قياس التداخل والاستشعار، مما يُعزز حساسية الأدوات المُستخدمة في تجارب الفيزياء الأساسية.